Batterijen koel houden onder extreme omstandigheden, bij Power Battery weten ze hoe
Hoe kun je binnen twintig minuten zoveel mogelijk vermogen uit een elektrische motor trekken, zonder dat de racewagen in de fik vliegt? Peter Hinten, hobbyracer en medeoprichter van Power Battery, kwam in aanraking met elektrisch racen door het STORM-project van de TU/e. Hij zag dat er mechanische verbeteringen nodig waren om de motor om te laten gaan met het zware accupakket. Zo werd Power Battery geboren: een startup uit Nuenen die batterijpakketten ontwikkelt voor elektrische voertuigen die een hoog vermogen nodig hebben én waar ruimte en gewicht beperkende factoren zijn.
“Naast racewagens maken we batterijpakketten voor vliegtuigjes, speedboten of verbeterde retrofits van klassieke Porsches en Mercedessen”, vertelt Jan-Hein van Twist. Samen met Hinten begon hij in 2018 Power Battery. “De vraag was duidelijk: hoe kunnen we een klein, krachtig batterijpakket ontwikkelen dat je binnen twintig minuten – langer is op een racecircuit vaak niet nodig – helemaal kunt leegtrekken, zonder dat er brandgevaar ontstaat. Zo bedachten we vloeistofkoeling voor Li-Ion cellen.” Met dit unieke koelsysteem heeft Power Battery een techniek ontwikkeld die ervoor zorgt dat de batterijpakketten veilig zijn, een hoog vermogen leveren en langer meegaan.
Oververhitte batterijen
Lithium-ion cellen zijn de meest gangbare cellen voor batterijen, omdat ze de beste verhouding tussen capaciteit en kracht hebben. “Als je een toermotor maakt, is het bereik een belangrijke factor. Je wilt niet elke twintig minuten je motor opladen. Die eis valt weg op het circuit, daar maakt het bereik niet uit, zolang coureurs maar twintig minuten vol kunnen gassen. In die periode moet er zoveel mogelijk vermogen beschikbaar zijn.”
Klinkt als een simpele opdracht, maar op het moment dat een batterij zwaar belast wordt, ontstaat er oververhitting. Dat kan brandgevaar als gevolg hebben en bovendien neemt de levensduur van de batterij af, legt Twist uit. “De chemische samenstelling, en daarmee de capaciteit, van de batterij vermindert bij oververhitting.”
"Power Battery is het enige bedrijf op de markt dat zo efficiënt een hoogwaardig en krachtig Li-Ion batterijpakket kan koelen.”
Innovatief koelsysteem
Voor zowel het brandgevaar als de verminderde levensduur van de batterij, vonden ze bij Power Battery een oplossing. Door de batterijmodules – die bestaat uit vier cellen – loopt een aluminiumstaaf met koelvloeistof. “Dat kan water zijn, maar in extremere situaties ook een sterker koelmiddel, zoals glycol.” Ter illustratie: voor een racewagen zijn 24 modules van vier cellen nodig om twintig minuten te kunnen racen.
Het koelsysteem zorgt ervoor dat 20 tot 25 procent van de batterij gekoeld wordt. “Al wordt de batterij binnen twintig minuten volledig leeg getrokken, de buitenkant van de cel wordt niet warmer dan 55 graden. Normaal gesproken loopt de temperatuur op tot negentig graden of hoger.” Power Battery garandeert een goede performance voor een langere termijn en de levensduur van de batterij blijft behouden. Voor de modules koopt Power Battery A-kwaliteit batterijcellen in die minimaal 500 cycli – dus 500 keer van 0% naar 100% - aankunnen.
Op het moment dat de race gereden is, kunnen de batterijpakketten direct aan de lader. “Er zijn wel bedrijven die batterijpakketten maken die je binnen twintig minuten kunt leegtrekken, maar zij moeten zeker een halfuur tot een uur wachten voordat de batterijen opgeladen kunnen worden. Power Battery is het enige bedrijf op de markt dat zo efficiënt een hoogwaardig en krachtig Li-Ion batterijpakket kan koelen.”
Zwaar werkmaterieel
Power Battery focust zich op high-end partners in de race- en vrijetijdsindustrie. “We zijn op dit moment bezig met ombouw van een raceauto, maar ook klassieke Porsches en Mercedessen. Daarnaast doen we ook watervoertuigen; jetski’s, plezier- en speedboten.”
Naast de high-end industrie richt Power Battery zich ook op het zware werkmateriaal, zoals kranen en heftrucks. “We wilden onze modules eigenlijk aanbieden aan pakketbouwers. Maar die bleken er vrijwel niet te zijn, of niet voldoende kwaliteit te leveren. Toen zij we dat in house gaan doen. Zo zijn we ook terecht gekomen bij het zware werkmaterieel: havenmateriaal, kranen, sjofels. Daar is onze initiële techniek niet interessant voor, dat is veel te duur. Maar we hebben wel veel kennis en kunde opgedaan in het bouwen van batterijpakketten.”
Voor die sector bouwt Power Battery batterijpakketten op basis van Lithium IJzerfosfaat-technologie die tot tweeduizend cycli meegaan. De pakketten hebben dezelfde capaciteit als de Li-ion technologie, maar zijn twee tot drie keer groter en zwaarder. “Bij zwaar werkmateriaal zijn ruimte en gewicht, in tegenstelling tot de race- en vrijetijdsindustrie- geen beperkende factoren. Daar is het vooral belangrijk dat de pakketten goedkoop zijn en lang meegaan.”
Brainport Regio
Het is voor Power Battery van grote waarde dat ze gevestigd zijn in de Brainport Regio, vertelt Twist. Hij ziet dat er vanuit Brainport veel initiatieven zijn om een vooraanstaande positie te verwerven in de Europese markt als het gaat om batterijen en batterijcelproductie. “Er zijn bijvoorbeeld veel bedrijven die kijken naar elektrisch vliegen. Dat is ook een toepassingsgebied waar Power Battery uitermate goed in naar voren komt. Het gaat bij vliegen immers om klein en krachtig.”
Power Battery werkt veel samen met andere startups. “Er zijn steeds meer partijen die behoefte hebben aan schone aandrijflijnen. Maar omdat de markt relatief onvolwassen is, zijn veel partijen nog op zoek naar funding, zowel intern als extern, en naar de samenstelling van de elektrische aandrijflijn.” Bij het op elkaar afstemmen van de verschillende onderdelen uit een aandrijflijn - controller, elektromotor en een batterijpakket - komt veel mechanisch werk kijken, legt Twist uit. “De keuze en afstelling van verschillende onderdelen voor de aandrijflijn moet nog veel beter beschikbaar worden voor een bredere groep mkb-bedrijven. Veel ondernemingen worstelen daarmee.”
Het ecosysteem
Vanuit het ecosysteem noemt Jan-Hein drie dingen die Power Battery graag zou zien. “Allereerst meer partijen nodig die verstand hebben van motor-controller combinaties, of daar onderzoek naar doen”, vertelt Jan-Hein. “Ik zie een soort online shop voor me waarin je verschillende, getoetste en geverifiéerde motor-controller combinaties kunt vinden. Daar hebben onze klanten behoefte aan.”
Daarnaast zou het ook helpen als er meer elektronicabedrijven zouden zijn die zich buigen over control units, om de aandrijflijnen beter op elkaar te laten aansluiten. “Die kennis halen we nu uit het buitenland.”Ten slotte noemt Jan-Hein meer vrijheid in regelgeving voor experimenten met elektrisch vliegen.“
Een stuk luchtruim waar niet alle regels hoeven te gelden en waar prototypes getest kunnen worden. Ik zie dat overheden uit andere landen die vrijheid wel geven. Tuurlijk, het risicoprofiel is hoog, maar je kunt wel een slag slaan in de markt en de productontwikkelingen versnellen. In Nederland hebben we alle componenten in huis om ons sterk te profileren op het gebied van elektrisch vliegen. Daar willen we als Power Battery graag aan bijdragen.”